Миллиарды богонговых мотылей каждую весну покидают жаркие равнины юго-востока Австралии, чтобы отправиться в дальнюю миграцию длиной до тысячи километров к горным пещерам австралийских Альп. Там они проводят лето в состоянии летаргии, чтобы позднее осенью вернуться к местам размножения и завершить жизненный цикл. Несмотря на то, что мотыльки летят в места, которые никогда прежде не посещали, их ориентирование в ночном пространстве удивительно точное. Главным удивительным открытием последних лет является то, что эти насекомые используют звездное небо в качестве компаса для ориентирования по географическим направлениям на протяжении всей миграции. Исследования, основанные на использовании специализированного летного симулятора, показали, что в условиях безлунной атмосферы и при отключении магнитного поля Земли мотыльки продолжают лететь в соответствующем сезону направлении, определяя путь с помощью звезд.
Этот феномен носит название звездного компаса. Ученым удалось показать, что при повороте проецируемого изображения ночного неба на 180° мотыльки меняют направление своего полета пропорционально повороту, что однозначно подтверждает использование визуальных звездных ориентиров. Если же расположение звезд становится случайным, насекомые перестают ориентироваться, что говорит о необходимости узнаваемого звездного рисунка. Помимо использования звездного неба, мотыльки способны ориентироваться с помощью магнитного поля Земли. В опытах при закрытом небе, под слоем облаков, мотыльки сохраняют ориентировку согласно сезону, что однозначно указывает на работу магнитного компаса.
Таким образом, для своих ночных миграций насекомые используют две надежные системы ориентирования: звездный и магнитный компасы — каждая становится ведущей в зависимости от видимости звезд и луны. Нейрофизиологические исследования помогают понять, какие области мозга и какие нейроны отвечают за звездное ориентирование. Изучение электрической активности отдельных клеток мозга выявило нейроны, которые реагируют на вращение звездного неба, причем большинство из них проявляют максимальную активность, когда мотылек направлен на юг. Такие нейроны найдены в оптическом луковице, центральном комплексе и боковых придатках мозга насекомого — регионах, которые известны своей ролью в визуальной обработке и навигации. Нейроны демонстрируют различные паттерны активности: одни активируются максимумом при определенном угле поворота ночного неба, другие — проявляют избирательность к направлению вращения, а некоторые реагируют инактивно вокруг двух противоположных точек.
Удивительно, что эти клетки не реагируют на случайные перемещения звезд, что подтверждает их специализированность в распознавании характерных для астрономического неба узоров, таких как форма Млечного Пути и его ярчайший сегмент вокруг туманности Куки. Млечный Путь, большой яркий звездный пояс, который в южном полушарии наблюдается как широкая светлая полоса, скорее всего, служит важным ориентиром для богонговых мотыльков. Несмотря на то, что ярчайшие звезды сложно рассмотреть с маленькими фасеточными глазами моли, общий контур и основные световые пятна звездного неба доступны и устойчивы. При этом положение Млечного Пути и ярких участков в небе меняется с сезоном и временем ночи, что требует от мотыльков способности к временному учету и коррекции направления или использования центра звездного вращения как постоянного ориентира. Особенностью является то, что нейроны мозга мотылька имеют общую перевозбужденность в те моменты, когда он направлен на юг.
Это, в сочетании с сезонными изменениями направления миграции — на юг весной и обратно на север осенью — свидетельствует о сложных вычислительных процессах в мозге, которые учитывают время года и текущее направление для постоянной коррекции маршрута. На биологическом уровне звездный и магнитный компасы объединены в единую системы навигации, которая позволяет сохранять устойчивое направление в самых разных условиях внешней среды. Если одна из систем временно становится недоступной — например, в облачную ночь отсутствуют видимые звезды — другая берет на себя функцию ориентира. Такая двойная система обеспечивает высокую надежность миграции мотыльков. Климатические и географические особенности путешествия богонговых мотыльков уникальны — они мигрируют в места, где проводят летнюю летаргию в прохладе высокогорных пещер, что способствует их выживанию в жаркий сезон.
Их обратный путь связан с размножением, после которого мотыльки умирают, передавая генетическую память и способность навигации следующему поколению. Технологически инновационные методы, включая проекцию реальных звездных карт, специальные безмагнитные летные симуляторы и сложные системы многоканальной электрофизиологии, позволили исследовать это уникальное явление с высокой точностью. Создание лабораторий без ферромагнитного материала и применение гелмгольцовых катушек для управления магнитным полем обеспечили надежный экспериментальный контроль. Полученные знания открывают новые перспективы в понимании эволюции навигационных систем у насекомых, а также в разработке биоинспирированных навигационных технологий, которые смогут работать в условиях отсутствия глобальных систем позиционирования. Изучение нейронных цепей, участвующих в звездной навигации, может способствовать развитию роботов и беспилотных летательных аппаратов, использующих природные ориентиры для автономного передвижения.
Научный интерес к богонговым мотылькам также обусловлен их значимостью для экосистем и культурного наследия Австралии. Наблюдения за миграциями показывают экстраординарные массовые наступления насекомых, формирующие биомассу, влияющую на пищевые цепи и биогеохимические циклы. Знание биологии миграций играет ключевую роль для сохранения видов и управления природными ресурсами. В заключение, открытие звездного компаса у богонговых мотыльков даёт уникальный взгляд на сложнейшие механизмы ориентирования во тьме ночи. Способность распознавать пространственные конфигурации звезд и интегрировать эту информацию с магнитными сигналами подтверждает высокий уровень нейронной организации даже у насекомых с относительно маленьким мозгом.
Долгие миграции мотыльков — это результат миллиона лет эволюции, адаптации и развития точных навигационных стратегий, которые поражают учёных и вдохновляют новые исследования в области биологии, нейронаук и биомеханики.
